Сборка аккумуляторов для электровелосипедов и электросамокатов
Сегодня литий-ионные аккумуляторы являются самым популярным источником постоянного тока для бытовых и промышленных потребителей. Производители пытаются полностью перейти с никель-металлгидридных аккумуляторов на литий-ионные везде, где это возможно, так как li-ion имеет лучшие потребительские свойства по сравнению с другими типами аккумуляторов.
Типы химии литиевых аккумуляторов.
Существует несколько типов химии аккумуляторов, которые можно использовать в электротранспорте. Для сборки батарей электровелосипедов и электросамокатов используется в основном два типа химии. И в этой статье мы рассмотрим из чего лучше собирать батарею для электровелосипеда или электросамоката. То есть другими словами, какой аккумулятор для электровелосипеда лучше.
Самый дешевый вариант — это свинцовые аккумуляторы. Свинцовые аккумуляторы имеют один огромный плюс — они очень дешёвые, а также имеют и много гигантских минусов.
Они тяжёлые. Они объемные, и как следствие у них не самая высокая энергоемкость. Использовать этот вид аккумуляторов стоит лишь тогда, когда нужно дешевое исполнение и не важно какой будет вес и объем вашей батареи.
Литий-железо-фосфатные аккумуляторы. (LiFePO4)
Эти аккумуляторы нравятся многим пользователям из-за большого количества циклов заряда-разряда (производители обещают их в районе 2000). Также к их плюсам можно отнести большие токи отдачи.
К минусам можно отнести вес. Он конечно же легче, чем у свинцовых аккумуляторов, но больше чем у литий-ионных. Также было замечено то, что небольшое отклонение от допустимого напряжения заряда и разряда может вывести их из строя.
Диапазон рабочих напряжений LiFePo4
Полностью разряжен 2 в
Полностью заряжен 3.65 в
Также на рынке очень много дешевого литий железо фосфата, который выходит из строя сам по себе и очень часто не отхаживает и половины от заявленных циклов.
Но в целом и литий железо фосфат вполне достойные батареи для использования в электротранспорте. Единственное, стоит обращать внимание на проверенных производителей.
Литий ионные аккумуляторы. (Li-ion)
На мой взгляд, это самая перспективная технология. Сочетает в себе высокую энергоемкость и хорошие токи отдачи.
— лёгкие и относительно безопасные
— высокие токи отдачи
Самые популярные батареи на сегодняшний день на рынке.
— цена (но учитывая энергоемкость и развитие технологий это скорее не минус, потому что существует много дешевого лития с соответствующим качеством)
— циклы заряда-разряда в среднем 250 — 1000 циклов. Почему такой разброс циклов? Об этом поподробней будет написано далее.
Литий-полимерные аккумуляторы. (Li-Po)
Самый энергоемкий из энергоемких аккумуляторов на рынке. Изготавливаются как правило в пакетах. Используются как правило в авиа моделировании, так как там нужен легкий вес и высокая мощность.
— самый легкий вид из существующих аккумуляторов
— самые мощные и существующих аккумуляторов
— невысокая надежность (при перезаряде или глубоком разряде выходит из строя; при пробивании корпуса металлическим предметом из аккумулятора вырывается пламя, дым и прочие спецэффекты).
Литий титанатные аккумуляторы.(LTO)
Литий-титанатный аккумулятор — вариант литий-ионных аккумуляторов, анод состоит из титаната лития.
Литий-титанатный аккумулятор — это достаточно новый тип ячеек. Появились сравнительно недавно.
Минимальное напряжение разряда 1,6В
Максимальное напряжение заряда 2.7в
Внутреннее сопротивление порядка 1 мОм или меньше.
Очень интересная особенность этих элементов является то что токи заряда-разряда у них одинаковые и составляют порядка 10 C.
10C, к слову сказать для тех, кто не знает это -10 емкостей батареи. Например, если ёмкость батареи здесь 10 ампер-часов, то разрядный ток 10C будет составлять 100 Ампер.
Но самая главная особенность этих элементов состоит в том что у них очень большое количество циклов заряда-разряда. По словам производителя ячейки литий титаната могут ходить порядка 30000 циклов. Это очень много. Также он не боится мороза и способен заряжаться и разряжаться при отрицательных температурах порядка — 30 градусов по Цельсию.
О минусах данного типа химии судить очень сложно, так как он появился сравнительно недавно, но уже достоверно известно то, что он обладает саморазрядом.
Как выбрать аккумулятор для электровелосипеда?
Для начала нужно определиться какой это будет велосипед: лёгкий, тяжёлый, быстрый, мощный, для прогулок, для дальних поездок. Все эти факторы нужно учитывать при выборе аккумулятора.
Как известно, пробег электровелосипеда зависит от ёмкости аккумулятора, а скорость — от напряжения.
Чем больше мощность электробайка, тем быстрее расходуется заряд батареи.
Так какой же выбрать аккумулятор для легкого электротранспорта? Мы выбрали литий-ионный, потому что он лёгкий и потому что он мощный. Многие скажут — да у него всего лишь 600 циклов заряда-разряда. Зачем он такой нужен?
Сейчас я открою вам секрет зачем это всё нужно.
Во-первых, 600 циклов заряда-разряда это — три года использования аккумулятора, после этого емкость батареи начнет падать. Её можно будет использовать и дальше, но ёмкость будет меньше номинальной.
Во-вторых, за 3 года использования батареи вам скорее всего захочется батарею мощнее, больше, быстрей и так далее. И вы скорее всего решите собрать себе другую. В общем, по потребительским свойствам литий ион больше всего подходит для легкого электротранспорта.
Если у вас тяжелый электровелосипед, то возможно вам подойдёт литий железо фосфат или литий титанат. У этих типов химии сильно больше циклов. Использовать их стоит когда нет ограничений в весе и объеме батареи.
А сейчас я раскрою вам небольшой секрет по поводу циклов заряда-разряда для литий-ионных батарей.
В интернете я натыкался на разные источники, говорящие о количестве циклов заряда-разряда. Кто-то говорит, что их 500 кто-то, говорит — что их 1000, а кто-то говорит, что их вообще 250. Кому же верить?
Не вдаваясь в подробности условно разделим виды химии литий-ионных батарей на три группы по току отдачи.
Циклы заряда-разряда литий ионных батарей напрямую зависит от типа химии.
Первая группа — не силовые элементы имеют порядка 800 циклов заряда-разряда. Токи отдачи таких батарей как правило не больше 5 ампер. Их используют в ноутбуках, в электробритвах и в бытовых электроприборах с низким потреблением тока.
Вторая группа — средне токовые элементы имеют порядка 500-600 циклов заряда- разряда. Эти элементы используют как раз в электротранспорте, потому что токи, которые они отдают в пике составляют порядка 10 ампер. И группирование этих элементов параллельно обеспечивают нужные токи для питания двигателя электротранспорта.
Третья группа — высоко токовые элементы имеют 250-300 цикл заряда-разряда. Как правило используется вейперами в мех модах, в электрических пылесосах и приборах с повышенным энергопотреблением. Так же из них можно собрать лёгкую и мощную батарею для электровелосипеда или электросамоката. Но с ограниченным цикла заряда-разряда.
Вообще цикл заряда-разряда — это не точный показатель. Это не значит, что как только ваша батарея отбегает 500 циклов она сразу выключается и перестанет давать электричество. По стечению циклов заряда-разряда емкость аккумулятора не должна упасть меньше 80% по заявлению производителя.
Также существует непроверенный слух о том, что если батарею недозаряжать на 20%, и недоразряжать на 20%, и диапазон работы батареи будет в районе 60% — то циклы жизни увеличится примерно на 50%.
Как сделать аккумулятор для электровелосипеда?
Если у вас нет аккумулятора для электровелосипеда, то у вас есть два пути.
Путь первый.
Купить аккумулятор для электровелосипеда в магазине или в Китае. В случае покупки в магазине вы заплатите за китайский аккумулятор как минимум пяти людям, которые на нём уже заработали.
1 — это производитель элементов.
2 — это продавец элементов
3 — это тот, кто собрал аккумулятор в Китае
4 — это тот, кто продал аккумулятор в Китае и переправил в Россию
5 — это тот, кто продал аккумулятор вам уже в России.
Не стоит говорить, что аккумулятор с такой наценкой должен стоить дорого, либо должен состоять из недорогих ячеек, чтобы стоить дёшево.
Несмотря на все наценки. Если вы купите аккумулятор в Китае, то вы сэкономите денег. Но при этом у вас не будет гарантии, и вы не будете знать, какие ячейки внутри и что вы покупаете. До того момента пока аккумулятор не окажется у вас.
Путь второй.
Собрать аккумулятор на заказ. Собрать аккумулятор на заказ можно в компании Технобайк или в любой другой компании занимающиеся сборкой аккумуляторов. Сегодня ситуация такова, что аккумуляторы уже собирают все кому не лень.
Собирайте аккумулятор для электровелосипеда у профессионалов, и вы получаете гарантию на работу и качественно сделанный аккумулятор.
А так же точное понимание какие ячейки внутри и на какие характеристики рассчитана батарея. А еще вы можете собрать аккумулятор треугольной, квадратной или любой другой формы, которая вам нужна.
Например, у вас есть корпус батареи, которая вставляется в раму вашего электробайка и там умерла батарея. Вы можете принести корпус и мы наполним его новыми ячейками увеличенной емкости. Тем самым у вас увеличится пробег вашего электровелосипеда. Вы получите гарантию на такую работу и точный подгон по вашим характеристикам и требованиям.
Источник
Как собрать аккумуляторную батарею своими руками (тонкости и советы)
В этой статье мастер-самодельщик проведет нас по всем этапам сборки батареи, от выбора материала до окончательной сборки. Радиоуправляемые игрушки, батареи ноутбуков, медицинские приборы, электровелосипеды и даже электромобили используют аккумуляторы в основе которых элемент питания 18650.
Батарея 18650 (18*65 мм) — это размер литий-ионной батареи. Для сравнения обычные батарейки формата АА имею размер 14*50 мм. Конкретно эту сборку автор делал для замены свинцово-кислотного аккумулятора в изготовленной им ранее самоделки.
Инструменты и материалы:
— Аккумуляторы 18650 ;
— BMS (Battery Management System) ;
— Никилиевая полоса ;
— Индикатор уровня заряда батареи ;
-Выключатель;
-Разъем;
— Держатель аккумуляторной батареи 18650 ;
-Винты 3M x 10 мм;
-Аппарат точечной контактной сварки;
-3D-принтер;
-Стриппер (инструмент для снятия изоляции);
-Фен;
-Мультиметр;
-Зарядное устройство для литий-ионных батарей;
-Защитные очки;
-Диэлектрические перчатки;
Некоторые инструменты можно заменить на более доступные.
Шаг первый: выбор аккумуляторов
Первым делом нужно выбрать правильные аккумуляторы. На рынке представлены разные батареи от $ 1 до $ 10. По утверждению автора лучшие аккумуляторы фирм Panasonic , Samsung , Sanyo и LG. По цене они дороже других, но зарекомендовали себя хорошим качеством и характеристиками.
Не советует автор покупать батареи с названиями Ultrafire, Surefire и Trustfire. Это батареи которые не прошли контроль качества на заводе и были куплены по бросовой цене и перепакованы под новым названием. Как правило в таких батареях отсутствует заявленная емкость и есть риск возгорания при заряде-разряде.
Для своей самоделки мастер использовал аккумуляторы фирмы Panasonic емкостью 3400 мАч.
Шаг пятый: расчет батарей
Для проекта мастеру нужна батарея с напряжением 11,1 В и емкостью 17000 мАч.
Емкость батареи 18650 составляет 3400 мАч. При параллельном соединении пяти аккумуляторов получаем емкость равную 17000 мАч. Обозначают такое соединение Р, в данном случае 5Р
Одна батарея имеет напряжения 3,7 В. Что бы получить 11,1 В нужно соединить последовательно три батареи. Обозначение S, в данном случае 3S.
Итак для получения нужных параметров нужно три секции, состоящих каждая из пяти параллельно соединенных аккумуляторов, соединить последовательно. Пакет 3S5P.
Сверху устанавливает вторую ячейку.
Шаг седьмой: сварка
Отрезает четыре никелевые полосы, для параллельного соединение, с запасом в 10 мм. Отрезает десять полосок для последовательного соединения.
Укладывает длинную полоску на + контакты первой (при переворачивании она так и останется первой) параллельной ячейки 5Р. Приваривает полосу. Приваривает полоски одним концом к + третей ячейки другим к — второй. Приваривает длинную полосу к + третей ячейки (поверх пластинок). Переворачивает блок. Приваривает пластинки с обратной стороны учитывая, что теперь параллельно соединяем третью, а параллельно-последовательно первую и вторую секции (учитывая что ее перевернули).
Шаг восьмой: BMS (Battery Management System)
Сначала немного разберемся что такое BMS.
BMS (Battery Management System) – это электронная плата, которая ставится на аккумуляторную батарею с целью контроля процесса её заряда/разряда, мониторинга состояния аккумулятора и его элементов, контроля температуры, количества циклов заряда/разряда, защиты составных аккумуляторной батареи. Система управления и балансировки обеспечивает индивидуальный контроль напряжения и сопротивления каждого элемента аккумулятора, распределяет токи между составными аккумуляторной батареи во время зарядного процесса, контролирует ток разряда, определяет потерю емкости от дисбаланса, гарантирует безопасное подключение/отключение нагрузки.
На основе получаемых данных BMS выполняет балансировку заряда ячеек, защищает аккумулятор от короткого замыкания, перегрузки по току, перезаряда, переразряда (высокого и чрезмерно низкого напряжения каждой ячейки), перегрева и переохлаждения. Функциональность BMS позволяет не только улучшить режим эксплуатации аккумуляторных батарей, но и максимально увеличить срок их службы.
Важными параметрами платы является количество ячеек в ряду, в данном случае 3S, и максимальный разрядный ток, в данном случае 25 А. Для данного проекта мастер использовал плату со следующими параметрами:
Модель: HX-3S-FL25A-A
Диапазон перенапряжения: 4,25
4,35 В ± 0,05 В
Диапазон разрядного напряжения: 2,3
3,0 В ± 0,05 В
Максимальный рабочий ток: 0
25 А
Рабочая температура: -40 ℃
+ 50 ℃
Припаивает плату к концам батареи согласно схеме.
Источник